化工原理第二章课后习题答案

化工原理第二章习题及答案1. 有一气缸，内径为100mm，在一个压力器中充入25升压缩空气（压力为2.5MPa），用这个压缩空气推动空气缸推出500mm，求气缸推力和机械效率。

解答：气缸推力的计算公式为：F=P*A 其中，P为气缸内气压力，A为气缸有效面积。

首先，需要根据气缸内径计算出气缸有效面积。

气缸有效面积的计算公式为：A=π*(D^2 - d^2)/4 其中，D为气缸外径，d为气缸内径。

根据气缸内径100mm可得：D=100mm+（2×5mm）=110mm由此可得气缸有效面积：A=π*(1102-1002)/4=0.00813m^2因此，气缸推力为：F=2.5×0.00813=0.02033MN其次，需要根据机械原理计算气缸的机械效率。

气缸的机械效率为：η=F_load/F_in 其中，F_load为气缸的推力，F_in为压缩空气所做的功。

压缩空气所做的功为：W=P_1V_1ln(P_2/P_1) 其中，P_1为压缩前的气压，V_1为压缩前的容积，P_2为压缩后的气压。

压缩空气所做的功为：W=2.5×25×10^-3×ln(0.1/2.5)=-0.621J因此，气缸的机械效率为：η=0.02033/(-0.621)= -0.0327答案：气缸推力为0.02033MN，机械效率为-0.0327。

2. 在一艘船上，柴油机每小时消耗燃油1000升，每升燃油能释放38000J的热量，求柴油机的功率。

解答：柴油机的功率可以通过燃烧的热量和时间来计算。

柴油机的功率公式为：P=W/t=Q/t 其中，W为做功的量，t为做功的时间，Q为燃料燃烧所释放的热量。

柴油机燃料燃烧释放的热量为：Q=m_fuel * Q_fuel 其中，m_fuel为燃料质量，Q_fuel为燃料单位质量的燃烧热量。

每小时柴油机消耗的燃油量为：m_fuel = 1000kg/小时每升燃油能释放的热量为：Q_fuel = 38000J/升因此，柴油机燃料燃烧释放的热量为：Q = 1000 × 38000=3.8×10^7J/小时假设柴油机每小时工作3600秒，则计算柴油机的功率为：P = Q/t =3.8×10^7/3600 ≈ 10556W答案：柴油机的功率约为10556W。

化工原理课后练习答案第二章王志魁问题一1. 根据化学方程式燃烧一摩尔乙醇需要消耗多少摩尔氧气？根据化学方程式：C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O可知，燃烧一摩尔乙醇需要消耗3摩尔氧气。

2. 当空气中乙醇与空气中丙醇的含量分别为30%和70%时，求空气中乙醇和丙醇所占的摩尔百分比。

假设空气中乙醇和丙醇的总摩尔百分比为100，则空气中乙醇所占的摩尔百分比为30，丙醇所占的摩尔百分比为70。

问题二1. 试述理想气体状态方程及其适用范围。

理想气体状态方程可以表示为：PV = nRT其中，P为气体的压力，V为气体的体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的绝对温度。

理想气体状态方程适用于满足以下条件的气体系统：•气体分子与分子之间没有相互作用力；•气体分子之间碰撞时完全弹性碰撞；•气体分子体积相比于容器体积可忽略不计；•气体分子之间和气体与容器之间没有能量交换。

2. 理想气体状态方程中的R值有多少种选择？理想气体状态方程中的R值有两种选择，分别为：•理想气体常数R：其数值为8.314 J/(mol·K)，适用于用焦耳和开尔文为单位的计算。

•气体常数R：其数值为0.0821 L·atm/(mol·K)，适用于用升和大气压为单位的计算。

问题三1. 一瓶容积为500 mL的二氧化碳气体在273 K时的压力为2 atm，求该瓶中二氧化碳的摩尔数。

根据理想气体状态方程，我们可以将已知条件代入计算：PV = nRT其中，P为压力，V为体积，n为摩尔数，R为气体常数，T为温度。

将已知条件代入计算：2 atm × 500 mL = n × 0.0821 L·atm/(mol·K) × 273 K解方程得：n = (2 atm × 500 mL) / (0.0821 L·atm/(mol·K) × 273 K)计算结果得：n ≈ 0.0441 mol因此，该瓶中二氧化碳的摩尔数约为0.0441 mol。

《习题解答1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。

当容器以等角速度ω绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。

试证明： ①液面为旋转抛物面。

②。

③液相内某一点（r ，z ）的压强。

式中ρ为液体密度。

解 题给条件下回旋液相内满足的一般式为C r gz P =-⋅+222ρωρ （常量）取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0,P=P 0,∵C=P 0 故回旋液体种，一般式为0222p r gz p =-⋅+ρωρ① 液面为P=P 0的等压面22222,02r gZ r gz ωρωρ==-⋅，为旋转抛物面②222R gH ω=又gR dr rgrdr Z h R rr424203202ωππωππ⋅==⋅=⋅⎰⎰即：h 0=gR 422ω∴H=2h 0③某一点（r,Z ）的压强P:)2(2220220Z gr g P r gh P P -⋅+=+⋅-=ωρρωρ2）直径0.2m 、高0.4m 的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以800rpm 转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？解 C r gz P =-⋅+222ρωρ取圆柱坐标如图，当Z=0,r=0, P=P 0 ,∴C=P 0故回旋液体种，一般式为 0222p r gz p =-⋅+ρωρB 点：Z=0,r=R=0.1m,Pa R P P B 4222201051.31.0)260800(210002⨯=⨯==-πρω C点:Z=-0.4m,r=0.1m,Pa r gZ P P C 4222201090.31.0)260800(21000)4.0(81.910002⨯=⨯+-⨯⨯-=+⋅-=-πρωρ3）以碱液吸收混合器中的CO 2的流程如附图所示。

已知：塔顶压强为0.45at（表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m ，碱液流量为10m 3/h ，输液管规格是φ57×3.5mm ，管长共45m （包括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。

第二章 吸收习题解答1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。

已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。

解: (1) 求H 由33NH NH C P H*=.求算.已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出:以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则:333331170.582/100110000.5820.590/()0.987NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P *==+∴===⋅ (2).求m .由333333330.9870.00974101.331170.0105110017180.009740.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y Px y m x ****======+===2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。

式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。

试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故222266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==⨯====⨯⨯⨯ 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=⨯所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --⎡⎤⨯⨯==⨯=⎢⎥⨯⎣⎦3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。

第二章流体输送机械1・在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m 3/h 时，离心泵出口处压强表和入口处 真空表的读数分别为152kPa 和24・7kPa,轴功率为2・45kW,转速为2900r/min o 若真空 表和压强表两测压口间的垂直距离为0.4m,泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动 阻力可忽略不计。

试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

［答：泵的效率为53.1%,其它性能略］解：分别以真空表和压强表所在截而为和2・2截面，在两截面间列柏努利方程有:1000x9.8x(26/3600)x18.4 2450 该效率下泵的性能为：Q=26m3/h, n=2900r/min, H=18.4m, N=2.45kW 。

4.用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的气蚀性能参数，则需在泵的吸入管路中安装 调节阀门。

适当调节泵的吸入和排出管路上两阀门的开度，可使吸入管阻力增大而流量保 持不变。

若离心泵的吸入管直径为100mm,排出管直径为50mm,孔板流量计孔口直径 为35mm,测的流量计压差计读数为0.85mHg,吸入口真空表读数为550mmHg 时，离心 泵恰发生气蚀现象。

试求该流量下泵的允许气蚀余量和吸上真空度。

已知水温为20°C,当 地大气压为760mmHg o仏=0.1 m,d 2 = 0.05/72,= 0.035m,R = 0.85m, p (真)=550mmHg,t = 20°C, 已知： p 0 = 760mmHg求：NPSH 和 解：1） NPSH 可由下式得到:H 二Az I 〃2（表压）+门（真空度）Pg 0.4 + 152000 + 24700 ~~1000x9.8 =18.4 m PgQH N= 53.2%NPSH =匹+ --厶Pg 2g pgPi=Po-Pi(^其中：仇可通过查(PC水的物性参数得到。

耳可通过孔板流量计木矽式计算得至注意：pi的单位换算为pa。

2-l 在用常温水(其密度为1000kg/m3)测定离心泵性能的实验中，当水的流量为26m3/h时，泵出口压力表读数为 1.52×105Pa，泵入口处真空表读数为185mmHg，轴功率为2.45KW，转速为2900r/min。

真空表与压力表两测压口间的垂直距离为400mm，泵的进、以口管径相等，两测压口间管路的流动阻力可解：×105Pa，18∴41m.∴0。

2-2 某台离心泵在转速为2950r/min时，输水量为18m3/h，压头为20m H2现因电动机损坏，用一转速为2900r/min的电动机代用，问此时泵的流量、压头和轴功率各为多少(泵功效率取60％)？解：转速变化后，其他参数也相应变化。

m 695.171829502900 '' 3=⋅⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=Q n n Q O m H n n H 222H328.192029502900 ' '=⋅⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛= kW g Q H Ne 55.16.0/81.91000328.193600695.17/ ' ' '=⨯⨯⨯==ηρ 2-3己知80Y-60型离心泵输送常温水时的额定流量Q ＝50m 3/h ，额定压头H ＝60mH 20，转速n ＝2950r/min ，效率V ＝64％。

试求用该泵输送密度为700kg/m 3、粘度为1mm 2/S 的汽油和输送密度为820kg/m 3、粘度为35mm 2/S 的柴油时的性能参数。

解：设常温下水的密度为：3/1000m kg =ρ，粘度为：cP 1=μ输送汽油时：汽油的运动粘度s mm s mm /20/1221<=ν，则粘度的影响可忽略。

h m Q Q /5031==∴，m H H 601==汽油柱，%641==ηη 输送柴油时：柴油的运动粘度s mm s mm /20/35222>=ν，查图可得：%84=ηC ，%100=Q C ，%98=H C则：h m QC Q Q /5015032=⨯== m HC H H 8.5898.0602=⨯==柴油柱 538.084.064.02=⨯==ηηηCkW gH Q N 22.121000538.081.98208.5836005022222=⨯⨯⨯⨯==∴ηρ2-4 在海拔1000m 的高原上，使用一离心泵吸水，该泵的允许吸上真空高度为6.5m ，吸入管路中的全部阻力损失与速度头之和为3mH 20。

1.锅炉钢板壁厚E=20mn,其导热系数2, = 46.5W/(in- K)o若粘附在锅炉壁上的水垢层厚度为= lmn ,其导热系数/U=1.162W/(m-K)o巳知锅炉钢板外表面温度为t} =523K ,水垢表面温度为t. = 473K ,求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板表面的温度心。

(原題1) 解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为I则/；=r + 0.02, /;=r,^=r-0.001 ,根据题意，可以得到所以»严S,“2由圆筒壁的导热速率方程：Q= = / /y h.| b2i-l 九jS亦人^2^m2其中,"=523K, t3= 473 K , & =46.5W/(m・ K),入=1.162 W/(m・ K), b, = 0.02 m,b2 = 0.001 m , Sm\= S m2 = S o所以旷¥ = f ~n mr W/m2 = 3.874W/n?S b、人0.02 0.001—-H ----- + -----入心46.5 1」62根据圆筒壁的导热速率方程："土主/-I入s血入S]可以得到：匚=(単 =523 _ '刃4X°・°°2 = 506・3(K) 人46.52.在一©60x3.5mm的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数A = 0.07W/(nv°C)；外层为20mm的石棉层，平均导热系数2 = 0.15W/(nv°C)。

现用热电偶测得管壁温度为500°C,最外层表面温度为80弋。

已知钢管的平均导热系数2 = 45W/(nv°C),试求每米管长的热损失及两层保温层3界面的温度。

（原题2）解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式:= 191・6W/m址=XL ——孚一—=2庇竿h\ , b l ,b33所以宀+知式^80 + 19“疥爲瓦而“0.8代）3.有一列管式换热器，由38根4>25X2. 5mm 的无缝钢管组成，苯在管程流动，由2CTC 加热到80°C,苯的流量为10.2kg/s,饱和蒸汽在売程冷凝。

化工原理第二章思考题及答案1离心泵的扬程是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值。

B . 机械能2离心泵铭牌上标明的是泵在时的主要性能参数。

C . 效率最高3层流和湍流的本质区别是。

C . 雷诺数不同1由离心泵基本方程式导出的理论特性曲线(H-Q)其形状是。

A .直线2离心泵效率最高的点是。

C .设计点3离心泵的调节阀的开度改变,则。

C .不会改变泵泵的特性曲线4 8B29离心泵的含义是。

D .入口直径为8英寸,扬程为29m5以下型号的泵不是水泵。

C .F型6离心泵最常用的调节方法是。

B .改变出口管路中阀门开度7用离心泵将水池的水抽吸到水塔中,若离心泵在正常操作范围内工作,开大出口阀门将导致。

A .送水量增加,整个管路压头损失减少1一台离心在管路系统中工作当阀门全开时相应的管路性能曲线可写成he=A+BQ2,且B=0时,即动能增加值,阻力损失两项之和与位能增加值,压能增加值两项之和相较甚小,当泵的转速增大10%,如阀门仍全开,则实际操作。

B .扬程大致不变,流量增加10%以上2如在测量离心泵性能曲线时错误将压力表安装在调节阀以后,则操作时压力表(表压)P2将。

D .随流量的增大而增加3离心泵停车时要。

A .先关出口阀后断电4离心泵铭牌上标明的扬程是。

D .效率最高时得扬程5以下说法是正确的:当粘度μ较大时,在泵的性能曲线上。

C .同一流量Q处,扬程H上升,效率η下降6当管路性能曲线写成时。

B .A只包括单位重量流体需增加的位能和静压能之和7旋涡泵常用的调节方法是。

C .安装回流支路,改变循环量的大小8某泵在运行的时候发现有汽蚀现象应。

C .检查进口管路是否漏液9将含晶体10%的悬浊液送往料槽宜选用。

A .离心泵1离心通风机铭牌上的标明风压是100mmH2O意思是。

C . 输送20℃,101325Pa的空气,在效率最高时全风压为100mmH2O2有两种说法(1)往复泵启动不需要灌水(2)往复泵的流量随扬程增加而减少则。

绪论1解：换算因数： 1.010********/==⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅sm kg s m s cm g sN m scm g spa scm g∴1g ⋅cm -1⋅s -1=0.1pa ⋅s 2.解：51001325.1Paatm ⨯= 1m N Pa 2=⋅- 1m N J =⋅ 3310m L -= ∴2321001325.1m J m N m N atm L ⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅-∴21001325.1J atm L ⨯=⋅以J ·mol -1·K -1表示R 的值R =0.08206×1.01325×102 J ﹒mol -1﹒K -1=8.315 J ﹒mol -1﹒K -1第一章 流体流动1. 表压=－真空度=－4.8×104Pa 绝压=5.3×104 Pa2.解：设右侧水面到B ′点高为h 3，根据流体静力学基本方程可知P B =P B ′ 则ρ油gh 2=ρ水gh 3mm mkg mmm kg h 4921000600820h 3323=⋅⨯⋅==--水油ρρ h=h 1+h 3=892mm5解:以图中截面a-a ′为等压面，则P 啊=Pa ′ρ油g(h 1+h 0)=ρ油g(h 2-R+h 0) + ρ水银gR （h 0为水银压差计高液面与容器底部的高度差） ∴ h 2=h 1 + R - ρ水银R/ρ油 = 4 +0.2-13600*0.2/860 = 1.04m6解：h=P(表压)/ ρ水g =81.9*10001000*10 =1.02 m7.解：由公式AVsu =可得 Vs=uA=u πd 2/4=0.8×π×(57-3.5×2)2×10-6/4=1.57×10-3m 3/sWs=Vs ρ=1.57×10-3×1840=2.89kg/ss m kg u AWsG ⋅=⨯===2/147218408.0ρ 9解：以地面以下的水管所在的平面为基准水平面，则：fh Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z 1=9m, u 1=0, P 1=P 2=P 0 ,Z 2=4m,u 2=u∴9.81*9=9.81*4+222u +40*222u∴u=1.55m/s,Vs=uA=1.55*3.1415926*0.0252=10.95m3/h 若Vs'=Vs*(1+25%)=1.25Vs,则u'=1.25u=1.9375m/s ∴Z 1-Z 2=7.86m,即将水箱再升高7.86-5=2.86m 10解:Vs=8m3/h 时，该系统管路中水的流速为u 1=4Vs/3600πd 2=4*8/3600*3.1415926*0.0532=1.008m/s以压力表处为截面1-1'，水箱液面为截面2-2'，并以截面1-1'为基准水平面，则：f h Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z2-Z1=24m P2=0 u2=0∴P1=(234.93+∑h f )*1000而3424.5001.01000*008.1*053.0Re===μρduε/d=0.2/53=0.00377查表得λ=0.0282 ∴∑h f = （h f + ξ）﹒u 12/2 =（0.0282*100/0.053 + 1）* 1.0082/2 =27.54J/Kg ∴P 1=(234.93+27.54)*1000=0.262MPa即压力表的读数为0.262MPa 时才能满足进水量为8m3/h 的需要。

第二章 流体输送机械1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。

管路情况如本题附图所示。

启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。

启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3/h ，此时泵的压头为38 m 。

已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为0.02；油品密度为810 kg/m 3。

试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。

解：（1）管路特性方程甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’与2-2’截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到2e e H K Bq =+由于启动离心泵之前p A =p C ,于是g p Z K ρ∆+∆==0则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m])39/(38[2=B h 2/m 5=2.5×10–2 h 2/m 5则 22e e 2.510H q -=⨯（q e 的单位为m 3/h ）（2）输油管线总长度2e 2l l u H d gλ+= 39π0.0136004u ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦m/s=1.38 m/s于是 e 22229.810.1380.02 1.38gdH l l u λ⨯⨯⨯+==⨯m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。

在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为6.7 kW 。

泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。

离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃，98.1 kPa习题1 附图的条件下进行。

试计算泵的流量、压头和效率。

解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到∑-+++=10,211120f h u p gZ ρ将有关数据代入上式并整理，得48.3581.95.2100010605.3321=⨯-⨯=u184.31=u m/s则 2π(0.08 3.1843600)4q =⨯⨯⨯m 3/h=57.61 m 3/h(2) 泵的扬程29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⨯+=++=h H H H(3) 泵的效率s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7Hq g P ρη⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=68%在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3/h H =29.04 m P =6.7 kW η=68% 3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。

第二章 流体输送机械2-1 流体输送机械有何作用？答：提高流体的位能、静压能、流速，克服管路阻力。

2-2 离心泵在启动前，为什么泵壳内要灌满液体？启动后，液体在泵内是怎样提高压力的？泵入口的压力处于什么状体？答：离心泵在启动前未充满液体，那么泵壳内存在空气。

由于空气的密度很小，所发生的离心力也很小。

此时，在吸入口处所形成的真空缺乏以将液体吸入泵内。

虽启动离心泵，但不克不及输送液体〔气缚〕；启动后泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大局部动能转变为静压能。

泵入口处于必然的真空状态〔或负压〕2-3 离心泵的主要特性参数有哪些？其定义与单元是什么？1、流量q v : 单元时间内泵所输送到液体体积，m 3/s, m 3/min, m 3/h.。

2、扬程H ：单元重量液体流经泵所获得的能量，J/N ，m3、功率与效率：轴功率P ：泵轴所需的功率。

或电动机传给泵轴的功率。

有效功率P e ：gH q v ρ=e P效率η：pP e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条？其曲线的形状是什么样子？离心泵启动时，为什么要关闭出口阀门？ 答：1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。

共三条；2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小，随流量的增大而上升。

η与q v 先增大，后减小。

额定流量下泵的效率最高。

该最高效率点称为泵的设计点，对应的值称为最正确工况参数。

3、关闭出口阀，使电动机的启动电流减至最小，以庇护电动机。

2-5 什么是液体输送机械的扬程？离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的？液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响？答：1、单元重量液体流经泵所获得的能量2、在泵的进、出口管路处别离安装真空表和压力表，在这两处管路截面1、2间列伯努利方程得：f V M H gu u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ 3、离心泵的流量、压头均与液体密度无关，效率也不随液体密度而改变，因而当被输送液体密度发生变化时，H-Q 与η-Q 曲线底子不变，但泵的轴功率与液体密度成正比。

第二章 流体流动与输送1、一个工程大气压是9.81×104Pa ，一个工程大气压相当于多少毫米汞柱？相当于多少米水柱？相当于密度为850kg ⋅ m −3的液体多少米液柱？解：已知：ρHg = 13600 kg ⋅ m −3 = 1000 kg ⋅ m O H 2ρ−3ρ料 = 850 kg ⋅ m −3 ρ = 9.81×104Pa 求：h Hg 、、h O H 2h 料因；P = ρHg ⋅ g ⋅ h Hg = g ⋅ = ρO H 2ρ⋅O H 2h 料 ⋅ g ⋅ h 料所以：h Hg =mHg 735.081.9136001081.9g P4Hg =××=⋅ρ= 735mmHg O H 2h = O mH 0.1081.910001081.9g P24O H 2=××=⋅ρh 料 =液柱料m 8.1181.98501081.9g P4=××=⋅ρ2、一个物理大气压是760毫米汞柱，问其相当于多少Pa ？相当于多少米水柱？ 解：因P = ρHg ⋅ g ⋅ h Hg =⋅ g ⋅ O H 2ρO H 2h所以：O H 2h =O mH 33.101000760.013600h 2OH Hg Hg 2=×=ρ⋅ρP = h Hg ⋅ ρHg ⋅ g = 13600 × 0.760 × 9.81 = 1.013 × 105Pa3、在附图所示的气柜内盛有密度为0.80kg ⋅ m −3的气体，气柜与开口U 形管压差计相连，指示液水银面的读数R 为0.4m ，开口支管水银面上灌有一段高度R ′为0.01m 的清水。

左侧水银面与侧压口中心线垂直距离h=0.76m ，试求测压口中心截面处的绝对压强。

（当地大气压强为1.0133×105Pa ）解：设大气压强为Pa ，测压口中心截面上绝对压强为P A ，取水的密度= 1000kg ⋅ m O H 2ρ−3，水银密度ρHg = 13600kg ⋅ m −3，以图中的m 及n 面为参考面计算：P m = P A + h ρ气g （1）P n = Pa + R ′g + R ρO H 2ρHg g（2）因 Pm = Pn 联立（1）、（2）式并整理得：P A = Pa + R ′g + R ρO H 2ρHg g − h ρ气g（3） = 1.0133 × 105 + 0.01 × 1000 × 9.81 + 0.4 × 13600 × 9.81 − 0.76 × 0.8 × 9.81= 154788.5Pa ≈ 1.55 × 105Pa由于ρ气 < ρHg 及ρ气 < ，且R ′值很小，故在工程计算中往往略去式（3）中R ′g 及h ρO H 2ρO H 2ρ气g 两项，即将式（3）简化为：P A = Pa + R ρHg g= 1.0133 × 105 + 0.4 × 13600 × 9.81 = 154696.4 ≈ 1.55 × 105Pa4、用U 形管压力计测容器内的压力（如附图）。

第二章流体输送机械离心泵特性【2・1】某离心泵用15*的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/h,泵出口压力表读数为350kPa,泵入口真空表读数为30kPa o若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm,吸入管与压出管内径分别为350mm及310mm,试求泵的扬程。

解水在15°C时^=995. 7kg/m\ 流墩务= 540n?/h压力表pM = 350kPa<真空表p v = — 30kPa （表压）压力表与真空表测压点垂宜距离h Q =0. 35m计管径d\ =0. 35m, d z =0. 31m管血估弘/3600 540/3600 =皿；流速“1 =----------- = ------------------ = 1. 56 m/s乎d：~X（0. 35）24 4…（就= 】.56X（劇 = 1・99 m/s扬程H=/iu +如二匕+述严pg2g_c ?£- . 350X103-（-30X103） . （1. 99严一（1. 56）2 99T7X9?*8l 十2X9.81=0. 35 + 38. 9 + 0. 076 = 39. 3 m 水柱12-2］原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m3的水溶液，其他性质可视为与水相同。

若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：（1）泵的压头（扬程）有无变化：（2）若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；（3）泵的轴功率有无变化。

解（1）液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。

（见教材）（2）液体密度增大，则出口压力表读数将增大。

（3）液体密度p增大，则轴功率卩=也晋旦将增大。

【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m3/h,扬程为20m （H2O）o 试求：（1）泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3；（2）若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流册与扬程将变为多少？解（1）已知<?v=18m3/h, H = 20m 水柱，p=1000kg/m31 o有效功率Pc = X 1000X 9. 81 X20-981 W试求：（1）管路特性方程; （2）转速 幽=1450r/min 时流量g 门=18n?/h,扬程耳=20mH?0柱 转速肥=1250r/min流量g 尸=如竺=18 X 等洱=15・5 m 3 /h* V1 n } 14o0 扬程 =（签「= 20x （醫）2 = 14. 9m 1仏（）柱管路特性曲线、工作点、等效率方程【27】 在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口崗位槽.如习题2-4附图所示。

第二章 吸收习题解答1从手册中查得、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为。

已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。

解: (1)求H 由33NH NH C P H*=.求算.已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出:以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则:333331170.582/100110000.5820.590/()0.987NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P *==+∴===⋅ (2).求m .由333333330.9870.00974101.331170.0105110017180.009740.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y Px y m x ****======+===2: 、1O℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=×106x 表示。

式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。

试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故222266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==⨯====⨯⨯⨯ 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=⨯所以:溶解度6522322()()6.4310321.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --⎡⎤⨯⨯==⨯=⎢⎥⨯⎣⎦3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。

混合气体的温度为30℃,总压强为。